军事的资源

军用外骨骼分为5类

军事外骨骼头

军队的可穿戴机器人是外骨骼行业最具动态的子集。军事外骨骼正在由美国,中国,加拿大,韩国,英国,俄罗斯和澳大利亚进行测试,这些只是公众所知的项目。许多其他军事外骨骼项目仍然是秘密的。公共领域仍有足够的信息来看看过去10年来改变了多少军事外骨骼,并采取了新的方向开发商。

军用外骨骼的历史

就像战争史一样,军事外骨骼的历史充满了艰辛和失望。罗伯特·海因莱因(Robert Heinlein)1959年出版的《星际飞船士兵》(Starship Troopers)一书被认为是第一部广泛流传的以军用装甲为特色的小说。虽然有一些早期的专利和图纸概述了军事外骨骼的外观,但该领域的研究人员意识到,这项技术距离进入现役作战区还有很长的路要走。医院、康复中心和工厂的相对受控和结构化环境为可穿戴机器人的实施提供了更为肥沃的土壤。伟德betvictor app

XOS 2, Sarcos via <a href=" width="240" height="300" data-lazy-srcset="//www.bestdbest.com/wp-content/uploads/2016/07/XOS_Steel-Plate-Back-Cleaned-240x300.jpg 240w, //www.bestdbest.com/wp-content/uploads/2016/07/XOS_Steel-Plate-Back-Cleaned-768x960.jpg 768w, //www.bestdbest.com/wp-content/uploads/2016/07/XOS_Steel-Plate-Back-Cleaned.jpg 800w" data-lazy-sizes="(max-width: 240px) 100vw, 240px" data-lazy-src="//www.bestdbest.com/wp-content/uploads/2016/07/XOS_Steel-Plate-Back-Cleaned-240x300.jpg">
XOS 2,Sarcos viasarcos.com.

大约在2010年,两个主要的外骨骼项目引起了公众的注意:Ekso Bionics和洛克希德·马丁公司的HULC(人类通用载重器)和Sarcos/雷神公司的XOS和XOS2。两种都是用于增强士兵机动性的全身防护服。这两个项目都吸引了公众的想象力。但随着每一篇文章和新闻报道的播出,这两个外行的能力和成功越来越被夸大了。因此,当美国军方停止对这两个项目表示兴趣时,人们感到非常震惊。在短短几个月的时间里,外骨骼技术似乎已经从看起来需要几个月才能在军队中全面部署,变成了无用的、不值伟德betvictor app得追求的东西。

第一批军用外骨骼的衰落在于它们的尺寸和能量消耗。由于HULC和XOS都是全身套装,它们有大型金属框架和多个驱动器。测量和描述所有这些驱动器对士兵的实际作用是非常困难的,但为它们提供动力被证明是不可能的。XOS项目首先强调了电机和控制系统的开发,并认为电池技术将会跟上。伟德betvictor appXOS 2是一种需要随时连接电源的系绳外骨骼。当发现没有电池能够在很长一段时间内为宇航服提供动力时,研发被取消了。

HULC项目遇到了与XOS类似的电源问题,但Ekso仿生学和洛克希德·马丁团队为使其正常工作付出了巨大努力。HULC经过反复重新设计以降低功耗。有一次,引进了一台小型燃气发动机。但正如波士顿动力公司(Boston Dynamics)现在发现的那样,美国军方并不欣赏用高音引擎宣布其部队位置的想法。

Hulc  - 人类普通装载载体,EKSO仿生学和洛克希德马丁
HULC–人类通用装载机、Ekso仿生学和洛克希德·马丁公司

最终,HULC能够在自己的动力下移动几个小时,它证明了降低了士兵的代谢成本,但这个项目遇到了新的障碍。美国军方增加了HULC在不充电的情况下运行的时间。然后这个项目进入了一个无限循环,为了增加电池寿命,需要一个更重的电池,这就需要给宇航服更多的电力,然后需要一个更大的电池,以此类推。

虽然HULC并没有成功,但一种没有发动机和电子设备的精简版iHAS成为了第一个被动外骨骼,显示出了应用的前景工作和行业.iHAS演变成Mantis,最终启发了Ekso Works和FORTIS被动外骨骼。Sarcos从雷神公司分离出来,但它仍然是一家活跃的公司,肯定在做一些有趣的事情。

多年来,军用外骨骼已经发展成更小、更轻、更专业的设备。相比之下,一些最初版本的HULC重53磅(24公斤),而许多新的军用外太空飞船重11磅(5公斤)。

军用外骨骼的挑战

军事外骨骼面临许多与其工业同行相同的挑战:舒适地佩戴数小时,与已经建立的设备和标准集成。军事外骨骼必须与已经接受的军事装备有关。例如,如果步兵装甲背心干扰了军事外骨骼的适合,则外骨骼必须去。军事外骨骼必须是普遍的,但舒适且与士兵完全整合,同时没有妨碍武器或接受封面的能力。

这就是为什么许多最新的军用外骨骼在使用者的前面或后面都有它们的马达和驱动器。这与绝大多数的外骨骼形成了鲜明的对比,这些外骨骼的大部分设备都在臀部或腿的一侧。

此外,外骨骼必须是可靠和非常耐用的。如果一个伞兵需要从飞机上跳下来,跳伞到湖里,爬过泥浆,然后跑去找掩护来对付敌人,外骨骼必须工作,而不是成为累赘。

军用外骨骼的机会

在军队中采用外骨骼有一个真正的机会。作为一项经验考拇指,士兵必须穿的设备越多,他们在一天中可以覆盖的距离越少。在安全方面,预计军事单位将覆盖的距离与士兵可以穿多少盔甲成反比。可以证明装载设备步兵的代谢成本的外骨骼可以转化为可以覆盖更多地面的士兵,有更多的供应,变得更加独立,并具有额外的盔甲。

除Mojo系列外,所有的军用外骨骼都以某种方式降低士兵的新陈代谢成本为目标。外骨骼可在士兵行走时向其提供直接电源帮助,尝试将部分设备重量转移到地面,或通过给较小的电池充电来减轻电池重量。这条规则的主要例外是Terra Mojo和海洋魔咒20吨+这可以减少在小船或车辆上站立士兵的振动。

类别和示例:

就像其他三个外骨骼子领域(医疗、工作/工业、消费/民用)一样,军用外骨骼可以根据功能分类。

全身军事外骨骼

这些是覆盖腿部和手臂的可穿戴机器人。除了科幻小说(电影、书籍和电脑游戏),几乎没有开发中的原型。所有的全身套装都有与HULC和XOS 2相同的弱点。它们体积大,有太多的执行机构,并且难于驱动和控制。因此,许多后来的全身项目被分成两部分,分别是独立的或模块化的下半身和上半身可穿戴机器人。

用于军队的全身动力外骨骼已经达到原型阶段:

  • 洛克希德·马丁公司和Ekso仿生学
  • XSO和XSO2由Sarcos/雷神公司设计

下半身动力军事外骨骼

下肢(或仅腿部)外骨骼为腿部提供辅助。如果可穿戴设备一直延伸到地面,它也可以用来转移负载。由于军用外骨骼必须具有灵活性和柔韧性,所以它在快速移动时所能承受的载荷总是有限的。这些设备也可以是经典的硬金属框架或完全由软材料制成。这允许基于其主要目的将动力腿外骨骼合并为一类:提供移动辅助和减少移动的代谢成本(一个携带装备和外骨骼重量的士兵应该比只携带装备消耗更少的能量)。

国防高级研究计划局战士网络外挂服,Ekso仿生学,来源:国防部via<a href=”http://www.armytimes.com/story/military/tech/2014/11/30/exosuit-super-soldier-darpa-aberdeen-army-harvard/19487395/“>陆军时报</A>
国防高级研究计划局战士网络外挂服,Ekso仿生学,来源:国防部via陆军时报

动力下半身军用外骨骼的例子:

被动军事外骨骼

海洋魔咒,20吨+
海洋魔咒,20吨+

被动外骨骼没有任何执行器、电池或电子设备。被动外骨骼可以为军队做的两个很好的例子是海军陆战队Mojo和DSTO作战外骨骼。20KTS+的海洋魔咒设计用于吸收小型快速巡逻艇上军事人员的冲击和振动。这是一个小型的灯光减震系统。澳大利亚政府国防科技部(DSTO)的“作战外骨骼”是一套波顿缆索系统,旨在将士兵沉重背包的一定比例重量直接转移到地面。伟德betvictor app

被动外骨骼的例子:

清除能量的军事外骨骼

能量收集外骨骼故意阻碍士兵收集能量。收集到的能量可以转化为电能给电池充电或直接给设备(如通信设备)供电。一些下半身的外骨骼被认为可以从辅助转化为能量集合体,但这将使它们永久变重。想了解能量收集型膝关节外骨骼的粗略原型是什么样子的,请参阅本文:外骨骼为用户提取能量

通常行走的能量提取发生在脚后跟。柔顺元件在脚跟撞击时被压缩,提供少量能量。从历史上看,能量提取装置最终产生的能量低于佩戴它们的成本。清除军用外骨骼的最好例子是仿生力量的PowerWalk。2016年5月,该公司获得了一份价值125万美元的额外合同,用于美国陆军PowerWalk的初始小批量生产。

PowerWalk动能收割机,通过<a href=照片部分" width="200" height="300" data-lazy-srcset="//www.bestdbest.com/wp-content/uploads/2016/07/BIONIC_0821_original-200x300.jpg 200w, //www.bestdbest.com/wp-content/uploads/2016/07/BIONIC_0821_original-768x1152.jpg 768w, //www.bestdbest.com/wp-content/uploads/2016/07/BIONIC_0821_original-682x1024.jpg 682w, //www.bestdbest.com/wp-content/uploads/2016/07/BIONIC_0821_original.jpg 853w" data-lazy-sizes="(max-width: 200px) 100vw, 200px" data-lazy-src="//www.bestdbest.com/wp-content/uploads/2016/07/BIONIC_0821_original-200x300.jpg">
PowerWalk动能采集器,通过部分照片

串联NSI有一篇很棒的文章解释了能量收集军用外骨骼背后的兴趣。如果我们假设一次部署是72小时(3天),那么一个士兵需要有足够的电力来为他们所有的设备供电。目前,这需要17磅的电池。一种能够承载17磅重的设备(比如腿部外骨骼)是解决这个问题的一种方法。另一种方法是将电池替换为更小的可充电电池,在72小时内由外骨骼持续充电,从而减轻电池的重量。如果可充电设备重量和障碍的代谢成本小于携带非可充电电池的代谢成本,则该设备将获得成功。

例子:

  • Powerwalk通过仿生力量
  • 火花由SpringActive

静止的军事外骨骼

这听起来可能有悖常理,为什么军方希望有一个不能去任何地方的外骨骼系统,但确实有一个正在调查中。这就是MAXFAS:一种用于枪支瞄准稳定的移动手臂外骨骼。基于对震颤抑制外骨骼的研究,Dan Baechle想知道是否可以使用相同的技术进一步抑制手的自然运动和变化。他最初的研究非常有希望,在对他静止的外骨骼进行训练后,受试者能够用手枪提高瞄准能力。全文载于:伟德betvictor appudspace.udel.edu

你觉得这个外骨骼工业的军用外骨骼子领域的概述有用吗?(yasr_visitor_votes大小=“小”)

36评论

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    • 嗨,Jon,据我所知,答案是否定的。一台个人使用的exo售价约为7万美元。除了一些例外情况,保险公司仍然不愿为个人使用的外骨骼买单。有越来越多的康复中心在他们的项目中使用外骨骼,但你仍然需要像往常一样进入一个。

    • 外骨骼套装,可以利用体温和身体运动为作战人员供电。额外的力量,将被充分利用,如果一个人受到伤害,移动困难,额外的力量可以被激活。已经有一个手表女巫使用体温。

      • 嗨,罗兰,谢谢你参加我们的讨论。不幸的是,目前的能源收集技术还没有完善。伟德betvictor app将身体的热量和运动转化为能量是很好的策略,但在大多数情况下,能量的浪费和携带收集设备的成本仍然大于收益。然而,在遥远的将来,我完全期待你所说的会成为现实。例如,徒步旅行套装,收集和储存能量的长途徒步旅行者可以用来负责电气设备(GPS、无线等…),甚至打开驱动器在腿受伤的情况下帮助徒步旅行者安全(但是,这仍然是一个遥远的未来技术)。伟德betvictor app

  • 您知道是否正在为女兵开发出漏矿/外骨骼吗?我很奇怪,你如何看待他们对军事中服务的妇女的影响,能够与男人“保持”。感谢您可以提供的任何见解。

    • 你好,莱斯利。我认为目前还没有专门为女性开发的外骨骼。目前我所知道的所有外骨骼项目都是100%兼容所有性别的。我也不知道军用可穿戴机器人是否会对女性产生更大的影响。假设一个外置式背包可以将男性士兵背负巨大背包的代谢成本降低10%这是否意味着女兵人数会减少10%以上?我还没有看到任何数据表明女性对exo设备的反应与男性不同,但话又说回来,人们如何与可穿戴设备互动仍处于早期研究阶段。

    • 问得好,弗里茨。这是一个非常动态的话题,因为到目前为止,军事外骨骼应该或不应该是什么还没有100%的明确定义。因此,在我开始讨论之前,我们必须制定一些指导方针我们正在讨论的是什么:
      1.军用外骨骼的发展正在远离活跃的战斗区域。
      2.一种新的经验法则(趋势)正在出现,即动力外骨骼不应该允许用户举起超出他们自然能力的东西。外骨骼应该能让用户更安全,更少的疲劳,更多的控制,而不是更多的力量提起。如果这种趋势持续下去,那么女性的外骨骼将永远无法平衡两性之间的生理差异。
      3.这并不是说军用外骨骼不会对女性产生影响。如果外骨骼能让任何一种性别都能更安全、更快、更长久地完成体力活动而不感到疲劳,那么那些被认为不适合女性的任务可能会被重新评估。

      现在让我们将点1、2和3组合在一起。我想象的军用exos的一个可能未来是一个缺乏完整基础设施和重型起重设备的补给站。从理论上讲,拥有外骨骼的女性应该能够更安全、更快、更少疲劳地装卸用品和设备。

      然而,重要的是要注意,那个点1,2和3是理论上的限制和观察到的趋势。有许多公司和实验室没有放弃对抗准备就绪外骨骼或具有可穿戴机器人的想法,这些机器人可以让用户升力比通常能够的更多。

  • 多么多电池单元,能够仅能够握住一个积极能量和其他负能量,从理论上它就像有一个巨大的电池一样,但如果你可以将能量集中在特定点。当然,电池壳必须用不让能量通过它的东西来制作,但它也必须是低的投资。

      • 我同意这样的电池不会是军事基本装备,一旦你找到了最好的组件或元素,它将是怎样的。它可以用来将正负电子隔离到两个不同的细胞壳中。然后,将其应用于具有相同特性的更易访问的材质。然后你可以大规模地创建它。我是从原子弹(或者更常见的核弹)和它是如何被制造来储存如此多的能量,同时还有更大更长的能量输出中得到这个想法的。

  • 嘿,好文章,你认为这项技术将如何从军事用途发展到房屋和建筑等领域,其影响将是巨大的,伟德betvictor app使每个工人更强壮,更不容易发生事故,有更长的耐力,使每个施工过程更有效率。你对此有何看法?

  • 我的问题是,这对我们的美国军队很有用吗?或者这只是政府试图从人们那里得到更多的钱来帮助支付它的事情之一?

    • 是的,我认为这是非常有用的,而不仅仅是浪费纳税人的钱。这些不是无所不能的钢铁侠套装,而是特定任务的设备。例如,前方作战基地需要从卡车或直升机上卸下补给。如果使用外骨骼可以更安全、更快地完成卸载操作,那么这个成本值得吗?也许,也许不是吗?我认为需要一份完整的市场报告,分析当前技术、研究、潜在用例和估计效果,才能真正回答你的问题。伟德betvictor app在那之前,我所能说的是,我认为外太空确实有可能给美国军队带来净积极的变化。

  • 你认为这是不是在告诉我们的军队,我们越把技术引入某些东西,它似乎就会接管我们的工作,就像我们在工厂的工作一样?伟德betvictor app那么,这是否意味着我们的军队将更频繁地回家,并让机器人在未来为我们作战?

    • 不,我还没见过任何一种外骨骼设备是用来替代人的。恰恰相反,它们旨在通过一种或多种方式增强用户。我认为军队将继续将机器人融入战争,但无论可穿戴机器人是否得到更广泛的应用,这一趋势都可能继续。

  • 你好,我是一个熟练的“老人”(68岁),我想知道阿比索骨架的每一件事…因为我希望拥有它!5年前我是锡克人,因为AWC,所以我的左侧在飞行,我想再次行走,所以请告诉我骨架的费用谢谢

      • 亲爱的,鲍比·马里诺夫我已经花了几年时间研究自己的装备了我有些问题想问你。你是否会添加能够阻止50卡或更高的穿甲弹的装甲?穿一身泳衣你能移动的最大重量是多少?他们有没有提高运动员的速度和跳高的计划,有没有提高游泳能力的计划?

        • 你好,马库斯,你在研发自己的外套,太令人兴奋了!我认为,在很大程度上,外骨骼行业在人体增强功能方面有所退步。如果一个士兵背着沉重的背包可以移动X英里,我们的想法是让他们移动同样的X英里,但减少疲劳和背部受伤的风险。游泳很难,因为要保持电子设备和机械设备的干燥,还要冲洗掉可穿戴设备。关于盔甲的问题:

          我现在还不能想象将装甲直接绑在外骨骼或外服上,除非它是炸弹(法令)处理服。我反复看到的是,用弹簧臂支撑的弹道防护罩的原型。弹簧臂然后连接外骨骼延伸到地面。这样护盾的重量就可以到达身体中部然后向下。然而,这需要一个平衡重量,否则,它只会增加扭矩到下脊柱(不好)和外骨骼将不得不强大和安静。最后,安静是问题所在。我们有技术制造一种外骨骼伟德betvictor app可以永久固定一个弹道防护罩,如果有足够的钱,它可以被改进,这样它就不会发生故障而导致用户死亡,但它仍然会有噪音。

          我认为有一个能在外骨骼上摇摆的弹道防护罩是对付大口径子弹的好办法。此外,像Mawashi upprise(将头盔和胸甲的部分重量转移到地面)这样的重量分配系统是我见过的最好的。

          • 谢谢你的时间,鲍比。它有点难过听到这种房屋行业远离人类增加一点那就是我把我的很多力量但它仍然听起来像你有一些燃料的问题在我看来,这只是我的平庸的认为你使用了大量的空间用于电池我不知道有多少你什么但是我只使用质量one for backup purposes id like to tell you what I use for my primary source but i don’t want to post it online for all to see and someone to take if you want to know though you can email me atjaredcoble25@gmail.com. 我知道这不会给人留下深刻印象,但很高兴听到你对它的看法,你甚至可以使用它,甚至可以修改它使它更好,我也在想,你没有说太多,但你见过的最强壮的外骨骼能提升多少?我的一些人可以安全地将2000磅提升到90度,穿上我最结实的西装,我可以将1225磅推到头顶上方。我没有尝试过任何更重的东西,因为它在这个重量下会有点吓人,但我只使用了废金属和不足的电机。我想买一些钛合金和一些高级电机,但所有这些对我来说都太贵了马上

          • 我相信我看到/听到可以处理200lb的最强大的exo。尽我所知,这不是任意数字。商业外骨骼必须填补需要购买。因此,可以经常抬起光负荷(25磅),高达50磅取决于负载必须提升的频率,如果有任何扭曲,并且在400磅之后有迷你叉车可以提供帮助。因此,“盲点”是:重复介质载荷(15-40LB),较大的负载(40-400LB)。400磅后的一切都可能应设在叉车或电梯站。

            以上只是等式的一部分,另一部分是保证员工的安全。这包括两个部分:如果外骨骼发生故障,并且它承载的负载比用户能够承受的更重,用户会受伤吗?第二个方面是,如果用户有紧急情况(心脏病发作等),并且他们承受着巨大的负荷,外骨骼是否能够支持它。

            我认为,结合需求和安全性,我们不会看到能够举起250磅以上的外骨骼进入批量生产。我希望你选择发布你的原型,并分享你对未来的愿景。我相信你已经想到了一些可穿戴机器人的应用,这些机器人可以举起1225磅以上的重物。

    • 他们真的会做一套钢铁侠套装吗?——不
      《钢铁侠》是人类增强的神奇代表,机器人技术放大了用户的特征(本例中是托尼·斯塔克),而不是单调乏味或取而代之。不幸的是,它和高达一样现实。这并不意味伟德betvictor app着关键要素无法实现。例如,有些人只带着可穿戴推进器飞行,而欧盟正在研制内嵌外骨骼的炸弹套装。

  • 是否有可能为电池提供更多的能量,因为它会消耗它的电力,就像一辆汽车从使用制动器充电?有些方法可以轻松访问能源,我们只需要弄清楚如何获得它并使用效率正确使用它。您是否可以使用液压燃烧来制定更好的工作性能,因为力面积可以增加?

    • 像仿生能量行走这样的设备试图在行走时从用户那里收集能量。很久以前我们就写了一篇关于这个主题的短文:从用户身上提取能量的外骨骼据我所知,在摆动腿和脚跟打击结束时减缓膝关节是能量收集的两个好方法。系统的重量,可充电电池,电缆,转换为热量的能量损失,从用户身上移走热量,都是很难平衡的。

      我不是100%肯定液压燃烧?我认为,常规的燃烧发电厂被认为是非常嘈杂的军事应用。从好的方面看,电池技术变得越来越好,也越来越实惠。伟德betvictor app

  • 嗨,鲍比,我能找到这些句子的来源吗?

    1.“XOS 2是一个系留的外骨骼,需要随时连接到电源。当很明显没有电池能够长时间为这套衣服供电时,开发工作被取消了。”

    2.“但随着Boston Dynamics现已发现,美国军队并不欣赏宣布其部队职位的响亮高音高发动机的想法。”

    非常感谢您的帮助!

    附言
    我注意到你的文章中有一个小小的错别字——在“全身军事外骨骼”部分,应该有XOS/XOS 2

    • 1.你可以在最初的视频中看到这是一个系绳装置。新的卫报是由电池驱动的。
      2.这是我从各种渠道听到的。我相信有一篇关于MULE和防御测试的文章也写了同样的内容。

  • 嗨,Bobby Marinov,首先我想说,谢谢你这个伟大的网站!第二,缟玛瑙外骨骼看起来像一个适合军事或像澳大利亚NoREX公司但是他们为什么没有采用这些军事外骨骼,专门为步兵,如果电池寿命长像缟玛瑙或其在NoREX公司没有电池。它们看起来设计得很好,不像其他的那么笨重和笨拙。再次感谢你的文章,你会更新列表吗?

    • 您好,我们的目的是每年更新这篇文章,但到目前为止还没有实现。我认为军队的不同部门正在做大量的测试,以我们对波士顿工程公司的泰坦尼克号采访为例链接不同的国家会采取不同的方法。这可能需要一段时间,就像夜视一样,从二战开始,但花了几年时间才被采用。在我看来,在这一技术领域并没有太多的财政投资来显著加快发展、教育和采用的速度。伟德betvictor app

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